环境应力的威布尔比例风险模型的剩余寿命预测

针对传统的剩余寿命预测未直接考虑环境应力对寿命影响的问题,提出一种应用比例风险模型进行剩余 寿命的预测。运用比例风险模型,以威布尔分布作为基准失效函数,环境应力作为协变量,建立威布尔比例风险模 型,利用同类装备的历史寿命数据进行模型参数估计,并通过仿真实例验证了模型的可行性。仿真结果表明,该模 型可提高剩余寿命预测的准确性。     

无线电引信步进应力加速度试验数据处理方法

结合引信试验数据的特点，通过将不同应力条件下的试验时间等效折合到同一应力条件下的试验时间，在求各级应力下样品寿命分布的似然函数的参数估计时，利用拟牛顿法和拓延法等数值处理方法获取相应参数的最大似然估计，通过可靠性估计，可以求得无线电引信的贮存寿命．     

导弹板级电子产品加速环境谱设计方法

高可靠的弹上电子产品在加速寿命试验中存在高成本、小子样的问题,难以采用传统的加速应力设计方法,为此提出了一种基于系统可靠度与失效物理的弹上电子产品加速环境谱设计方法。首先,基于系统可靠度的概念,提出了串并联系统加速因子的估计方法,通过系统可靠度建模,推导出板级电子产品加速因子估计模型,修正了基于串联假设的板级电子产品加速因子估计存在的不足;然后,在研究失效物理模型的基础上,推导出加速应力转化模型,建立了常规应力与加速应力的等效转换关系;最后,梳理出弹上电子产品加速环境谱设计流程。以某型导弹时序控制电路板为例,对其加速温度谱进行了分析与设计,并给出了受试产品剩余寿命评估方法,从而验证本文方法的工程适用性。     

静载和疲劳载荷共同作用下的结构可靠性分析

对在静载荷和疲劳载荷共同作用下的结构系统中的各失效元件的失效时间进行研究。首先,分析了失效路径中第一个失效元件的静载失效和疲劳失效时间,建立了两种失效时间下的安全余量方程,分别计算两种失效模式下的可靠性指标。通过对比两个可靠性指标的大小,得出了第一个元件的失效模式和失效时间。其次,在第一个失效元件失效时间的基础上,分析了失效路径中未失效元件的剩余强度和累积损伤,从而得出了失效路径中各元件的失效时间,为建立安全余量方程提供了合理的表达式。通过算例表明,本文方法符合工程实际,为在静载荷和疲劳载荷共同作用下的结构系统的可靠性分析提供了一个合理的方法。     

某无线电引信加速寿命试验研究

介绍了某无线电引信长贮步进应力加速寿命试验的试验方案、试验实施及数据处理方法。假设产品的寿命服从二参数的威布尔分布,应用极大似然函数和零失效数据处理技术,估计出该引信在给定可靠度下的贮存寿命,并进行了失效分析。     

履带车辆传动系统主轴抗疲劳结构设计研究

为解决起步工况下履带车辆传动系统主轴低周疲劳失效的问题,基于主轴材料力学性能试验获得了塑性变形阶段真应力应变关系;以主轴实测扭矩为输入载荷分析了初始设计主轴的Mises应力分布状态,进一步研究了主轴结构参数对Mises应力、等效应变的影响规律;基于考虑平均应力效应的Morrow修正模型对主轴低周疲劳寿命进行了预测.研究结果表明:主轴最大Mises应力发生在右侧花键与退刀槽过渡区齿根位置,且最大Mises应力超过了材料的平均屈服极限,与主轴实际裂纹萌生位置一致.随着右侧光轴外径和圆角半径的增加,最大Mises应力和最大等效应变整体呈现递减的趋势.当主轴右侧光轴外径等于48 mm且圆角半径为10 mm时,最大Mises应力和等效应变最小,较初始设计主轴分别降低了8.3％和32.4％,主轴的低周疲劳寿命提高了5.5倍,最大应力位置发生在光轴与花键的过渡圆角位置.     

加速度计贮存试验及寿命评估方法研究

针对长期贮存后加速度计寿命难以评估的问题,提出一种综合利用加速试验数据与自然贮存试验数据的评估方法。采用极小卡方估计和拟合优度检验,处理加速度计的自然贮存数据,得到其可能服从的4种寿命分布函数,确定加速度计寿命分布形式为威布尔分布和Ⅰ型极大值分布;基于加速度计的先验信息,设计并开展加速度计的步进加速寿命试验,获得加速度计的加速失效数据;在威布尔分布和I型极大值分布假设下,依据加速失效数据估计加速度计寿命分布模型参数,采取加速因子变异系数的方法,选定Ⅰ型极大值分布为加速度计的寿命分布函数,得出常规应力水平下可靠度0.90和0.95的寿命分别为14.917 6 a和10.052 4 a. 通过对比标准贮存环境中和寿命分布模型中加速度计的失效比率,验证了综合利用两种试验数据评估加速度计寿命方法的有效性。     

特种设备钢丝绳的应力和疲劳寿命仿真分析

为分析钢丝绳在提升工作过程中绳上的应力分布和疲劳失效情况,以某型特种设备用6× 36 WS钢丝绳为研究对象,对钢丝绳在轴向拉伸和绕滑轮弯曲状态下的应力和疲劳寿命进行了仿真研究。建立钢丝绳的有限元模型,仿真分析了其在轴向拉伸和绕滑轮弯曲状态下的应力分布情况;进行钢丝的疲劳试验,得到了钢丝疲劳寿命数据;根据钢丝疲劳数据和钢丝绳有限元分析结果,依据Miner线性累积损伤理论进行了钢丝绳的疲劳寿命仿真分析。结果表明：钢丝绳在相邻钢丝接触区域、相邻绳股接触区域以及钢丝绳与滑轮接触区域应力较大,应力越大的部位,最先发生疲劳失效,疲劳寿命越小。     

高强度钢的室温循环蠕变损伤规律的研究

为了探讨结构零部件失效的早期行为,采用恒应变幅和恒应力幅疲劳试验,研究了高强度钢的循环蠕变损伤规律,提出了较佳的抗循环蠕变损伤的热处理工艺和显微织组形态。对正常材料蠕变损伤机制进行了讨论。     

基于通用对数线性模型的多应力加速寿命试验预测方法

为解决多应力加速寿命试验中产品寿命预测复杂、建立复合加速模型困难的问题,提出一种多环境应力 加速寿命试验下的寿命预测方法。根据通用对数线性模型的多应力加速模型,对多应力加速试验的结果数据进行分 布检验,利用应力水平的失效数据对Weibull 分布参数进行估计,构建预测模型评价指标,得出Weibull 分布规律实 现寿命预测,并对预测结果进行验证评价。评价结果表明：该方法预测精度较高,是多加速应力条件下产品寿命预 测的一种可行方法。     

复杂不确定系统可靠性分析的贝叶斯网络方法

针对结构复杂、实验样本有限、可靠性数据不足等因素导致的复杂多态系统可靠性分析不确定性问题,将模糊数学和灰色系统理论引入贝叶斯网络模型中,提出一种基于不确定隶属度函数和区间特征量的复杂不确定系统可靠性分析方法。用含变量的隶属度函数来表征组件故障状态,有效地避免了人为主观因素对隶属度函数选择的影响,解决了组件和系统的故障状态难以准确界定的问题;用区间灰数描述条件概率表中的确定值,表达组件和系统间不确定的故障逻辑关系;构建出系统可靠性特征量的参数规划模型,以区间的形式表示系统可靠性特征量。将所提方法应用到卫星推进系统的可靠性分析中,研究结果表明,该方法能够有效分析模糊不确定条件下的系统可靠性和组件重要度,且计算量可控,是一种有效的复杂不确定系统可靠性分析方法。     

基于GO法和RCM的惯性导航系统预测维修平台设计

针对惯性导航系统（INS）结构复杂、难以进行精确的系统可靠性分析和维修优化等问题,提出了一种基于GO法和以可靠性为中心的维修（RCM）的INS预测维修平台设计方法。利用GO法建立INS的可靠性分析模型—GO图,依据部件的寿命分布函数及时间应力采样更新部件的可靠度,实现部件残余寿命及系统可靠度的动态预测和评估。对不满足系统可靠性指标的INS,利用综合评价法权衡部件的贡献度、失效频度、检测度等影响因素,计算出各部件的维修优先度。最后按INS部件失效率恒定、失效率可变及故障部件隔离等不同情况分别进行仿真验证,结果证明所设计的INS预测维修平台是可行的、有效的,评价结果可为维修计划的制定提供参考依据。针对惯性导航系统（INS）结构复杂、难以进行精确的系统可靠性分析和维修优化等问题,提出了一种基于GO法和以可靠性为中心的维修（RCM）的INS预测维修平台设计方法。利用GO法建立INS的可靠性分析模型—GO图,依据部件的寿命分布函数及时间应力采样更新部件的可靠度,实现部件残余寿命及系统可靠度的动态预测和评估。对不满足系统可靠性指标的INS,利用综合评价法权衡部件的贡献度、失效频度、检测度等影响因素,计算出各部件的维修优先度。最后按INS部件失效率恒定、失效率可变及故障部件隔离等不同情况分别进行仿真验证,结果证明所设计的INS预测维修平台是可行的、有效的,评价结果可为维修计划的制定提供参考依据。     

失效相关系统的失效概率模型与寿命概率分布特征研究

考虑失效相关性对系统失效概率特征的影响,从系统层面出发,建立串联系统和并联系统的强度概率分布模型。在此基础上,分别以连续型变量和离散型变量作为寿命度量指标,推导能够科学体现“系统组成结构、载荷、强度”等参数影响的串联系统和并联系统失效概率模型,研究串联系统和并联系统的寿命概率分布特征。研究表明：并联系统的平均首次故障时间大于串联系统的平均首次故障时间,且大于系统组成零部件的平均首次故障时间;而串联系统的平均首次故障时间则小于系统组成零部件的平均首次故障时间。     

基于超声技术的齿轮残余应力测量方法研究

齿轮是机械传动中最重要的零部件之一,被广泛应用于各类军用和民用机械装备中。国防工业的发展对齿轮传动的使用寿命、传动效率、可靠性等都提出了越来越高的要求。齿轮在服役使用过程中经常发生齿轮的失效,失效的模式多为轮齿齿面的疲劳点蚀和根部疲劳断裂,失效的现象严重影响了装备的传动性能以及可靠性。引起这两种失效的主要原因是工作过程中的疲劳,而残余应力是引起疲劳失效的主要原因之一。由于齿轮的形状复杂,轮齿空间狭窄,传统方法很难准确、快速地进行齿轮残余应力的测量。提出了利用超声临界折射纵波测量齿轮残余应力的方法,研究了临界折射纵波在齿面及齿根附近的传播规律、设计了用于齿轮残余应力测量的传感器和自动化测量装置。研究结果表明,采用超声临界折射纵波法能够实现齿轮残余应力的准确、快速测量。     

多传感器空间配准的病态性及其稳健估计

为提高多传感器空间配准的精度和稳定性,以最小二乘空间配准算法为基础,分析多传感器空间配准病态性产生的原因,指出系统误差估计Fisher信息矩阵的病态性是影响空间配准质量的主要因素。运用条件指标对病态性程度进行评价,并根据信息矩阵的奇异值呈阶梯型分布特点,提出一种混合的奇异值修正稳健估计算法。该算法通过只对较小的条件指标进行修正,实现对系统误差观测方程中不确定成分的有效抑制和确定成分的保留,能较好解决多传感器空间配准系统误差实时估计问题;通过两种不同场景下的系统误差估计结果证明,该算法的使用可显著地提高系统误差参数估计的精度和稳定性。     

对称结构系统的Copula可靠性模型

Copula以灵活的函数形式实现多元随机向量的概率建模,能描述变量之间复杂的统计相关特征.在结构系统可靠性分析中引入Copula函数,初步探讨利用Copula实现对称结构系统可靠性建模的思路与方法.根据元件失效相关机理,以孪生应力、元件强度为基本变量,以元件安全裕度为分析变量,分别阐述利用高斯Copula和阿基米德Co...     

火炮身管(厚壁圆筒)机械自紧理论探讨

结合实验具体分析了机械自紧机理，并建立了理论计算公式，通过与实验数据比较，误差很小。由于机械自紧有较大的轴向残余应力（约相当于６５％切向残余应力），正好抵抗了火药气体的冲刷和弹丸的摩擦，所以不单具有同液村自紧一样提高炮管强度的作用，同时有提高炮管寿命的作用。     

基于定性与定量检测的火工品剩余寿命预测方法

针对火工品加速寿命试验及检测只对其整体进行,没有与火工药剂在相同条件下的性能变化相结合的问题,设计了火工品和火工药剂的步降应力加速寿命试验方案,以提高试验效率、扩大寿命预测的信息量。通过对试验后火工品和火工药剂的定性与定量检测,建立火工品可靠度变化曲线和火工药剂性能退化曲线,将两者相结合得到火工品失效判据及剩余寿命预测模型。实例分析表明,该方法降低了寿命预测的难度和工作量。     

身管冷径向锻造残余应力的模拟研究

身管是自动武器的核心部件,冷径向锻造是制造自动武器身管的一项新工艺。冷径向锻造后的身管通常需要后续的机械加工,且身管在动态的高温高压载荷下射击,锻后身管中的残余应力将直接影响身管后续加工中的尺寸精度及身管使用时的疲劳寿命。为了预测冷径向锻造身管内的残余应力分布及影响残余应力分布的各参数,建立了模拟身管的冷径向锻造及回弹过程的轴对称模型,得到了回弹后身管内的残余应力分布,并分析了各工艺参数对锻后身管内残余应力分布的影响规律,为进一步控制锻后身管内残余应力的分布提供了参考。     

特种炸弹拖车零件的疲劳寿命估算

首先建立特种炸药拖车的地力学模型，导出拖车零件对路面激励的频响函数；再根据线性系统和随机过程理论，确定零件动态应力幅值的概率密度函数；最后采用迈纳（Ｍｉｎｅｒ）线性累积损伤理论估算零件的疲劳寿命，为拖车的疲劳设计提供参考数据。本文的方法也适用于火炮及其它拖车的疲劳寿命估算。